Partagez cette histoire Avant le F-16, Avant cela, tous les avions de chasse étaient reliés mécaniquement et directement au manche du pilote par une liaison mécanique. Câbles d'acier, tringles de commande, biellettes – un système fondamentalement inchangé depuis le Sopwith Camel. En 1974, General Dynamics a interconnecté un ordinateur entre le pilote et l'appareil. Ce changement a bouleversé l'aviation militaire et commerciale. Les commandes de vol électriques n'ont pas simplement remplacé les câbles par des fils. Elles ont redéfini les limites de l'aérodynamisme en supprimant l'exigence de stabilité intrinsèque de l'avion. Cette innovation a permis la conception de tous les avions de chasse modernes et de la plupart des avions de ligne modernes.

Le problème des avions stables

Pour comprendre les commandes de vol électriques, il faut d'abord comprendre pourquoi les avions conventionnels sont conçus de cette manière. Un chasseur traditionnellement stable — par exemple, un F-4 Le Phantom possède un centre de gravité situé en avant de son centre de portance. Si une rafale cabre l'appareil, les forces aérodynamiques le ramènent naturellement vers le bas. C'est ce qu'on appelle la stabilité statique positive, et pendant des décennies, elle a été considérée comme une nécessité. Le problème, c'est que la stabilité a un coût en termes de performances. Un avion stable résiste aux changements d'assiette, et donc aux commandes du pilote. Les empennages doivent générer une force constante vers le bas pour maintenir le nez à l'horizontale, et cette force d'appui est en réalité une portance négative : l'avion lutte contre lui-même. La pénalité de traînée est importante : les ingénieurs estimaient qu'en assouplissant les marges de stabilité d'un avion de chasse, on pourrait réduire la traînée de compensation de 10 à 15 % et améliorer le taux de virage soutenu d'une proportion comparable. À la fin des années 1960, les aérodynamiciens savaient précisément ce qu'ils voulaient : un chasseur dont le centre de gravité serait situé derrière le centre de portance — un avion intrinsèquement instable, mais nettement plus agile et plus efficient. Le problème, c'est qu'aucun pilote humain ne pouvait le piloter. Un aéronef instable en tangage déviera de sa trajectoire de vol contrôlée en 300 à 500 millisecondes environ. Le système neuromusculaire humain a besoin d'environ 200 à 300 millisecondes pour traiter l'information et y répondre. Il n'y a aucune marge de manœuvre.

L'ordinateur intervient

La solution consistait à interposer un ordinateur entre le pilote et les gouvernes. Le pilote donne les ordres souhaités ; l’ordinateur détermine la marche à suivre, corrigeant l’instabilité 40 fois par seconde – une vitesse bien supérieure à celle d’un humain. La NASA a validé le concept en 1972 en équipant un F-8C Crusader modifié d’un système de commandes de vol électriques numériques utilisant un calculateur de guidage Apollo. Le programme F-8 DFBW a démontré qu’un calculateur de commandes de vol numériques pouvait piloter un avion en toute sécurité sans aucun système de secours mécanique. Il s’agissait du premier avion de l’histoire à voler sans aucune assistance mécanique. General Dynamics a franchi l’étape suivante. Le YF-16, qui a effectué son premier vol en janvier 1974, a été conçu dès le départ comme un avion à stabilité statique relâchée doté de commandes de vol électriques analogiques quadruples. Quatre calculateurs de commandes de vol indépendants votaient sur chaque commande ; si l’un d’eux était en désaccord, les trois autres prévalaient. Si deux d’entre eux tombaient en panne, les deux restants pouvaient continuer à piloter l’avion. Le résultat fut extraordinaire. Le F-16 pouvait enchaîner des virages soutenus à 9 g, une performance que les chasseurs de la génération précédente ne pouvaient atteindre que par des manœuvres transitoires. Il était plus léger, plus économe en carburant et plus réactif que tous les chasseurs qui l'avaient précédé. Son manche latéral, remplaçant le manche central traditionnel, était si sensible que les premiers pilotes d'essai avaient tendance à surpiloter l'appareil jusqu'à ce que les gains soient ajustés.

Chaque combattant après

Une fois que le F-16 eut prouvé la validité du concept au combat, cette technologie devint incontournable. Mirage 2000 (Premier vol en 1978) a adopté des commandes de vol électriques analogiques. L'Eurofighter Typhoon, Dassault Rafale, Saab Gripen, F/A-18E/F Super Hornet, F-22 Raptor, et F-35 Tous les Lightning II utilisent des commandes de vol électriques numériques. Aucun de ces appareils ne pourrait exister sans elles ; chacun est conçu avec des marges de stabilité négatives qui rendraient physiquement impossible un vol sans assistance. Le Sukhoi Su-27 Cette famille d'appareils offre une comparaison instructive. Le Su-27 d'origine utilisait un système de commandes de vol électriques analogique limité, avec une assistance mécanique. Les versions ultérieures — le Su-30MKI, Su-35S, et Su-57 — est progressivement passé à des commandes de vol électriques entièrement numériques, permettant l'intégration de la vectorisation de la poussée et une super-manœuvrabilité à des angles d'attaque élevés. La conception furtive a amplifié cette dépendance. Les formes angulaires et à facettes requises pour une faible signature radar — F-117, B-2, Le B-2 Spirit, une aile volante sans empennage vertical, ne peut voler que grâce aux milliers de corrections effectuées par seconde par ses calculateurs de contrôle de vol.

La révolution civile

En 1988, Airbus a lancé l'A320, le premier avion de ligne commercial doté de commandes de vol électriques entièrement numériques. Ce système ne se contentait pas de remplacer les câbles ; il introduisait des protections du domaine de vol empêchant physiquement le pilote de dépasser les limites structurelles, de faire décrocher l'appareil ou de l'incliner au-delà d'un angle de sécurité. Le mini-manche remplaçait le manche. Boeing a adopté une approche différente avec le 777 (1995). Lui aussi était équipé de commandes de vol électriques, mais Boeing a conservé un manche conventionnel et a conçu le système pour permettre aux pilotes de désactiver les protections du domaine de vol en cas d'extrême urgence. Le débat philosophique entre Airbus et Boeing – l'ordinateur ou le pilote doit-il avoir le dernier mot ? – perdure encore aujourd'hui dans le milieu aéronautique. De nos jours, la quasi-totalité des nouveaux avions de transport sont équipés de commandes de vol électriques : A350, 787, C919, MC-21, Embraer E2. Le gain de poids obtenu en supprimant les câbles et les tringles de commande dans le fuselage est considérable : sur un gros-porteur, les systèmes de câbles et de tringles qu'ils remplacent pèseraient plusieurs centaines de kilogrammes.

Ce que les commandes de vol électriques ont réellement changé

Le discours dominant présente les commandes de vol électriques comme une amélioration progressive : le remplacement des câbles par des fils, et un gain de poids. Cette vision minimise l’ampleur de la révolution. Les commandes de vol électriques ont fondamentalement transformé le lien entre l’aérodynamique et la conception des aéronefs. Auparavant, la forme de l’appareil était dictée par les impératifs de stabilité naturelle. Désormais, elle n’est plus contrainte que par les exigences de la mission. Chaque chasseur agile, chaque avion furtif et chaque avion de ligne économe en carburant qui vole aujourd’hui existe grâce à un ordinateur qui, interposé entre le pilote et les lois de la physique, traduit ses intentions en actions plus rapidement que n’importe quel système nerveux humain.

Sources : Centre de recherche en vol Armstrong de la NASA, magazine Air & Space Forces, Simple Flying, F-16.net

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